被称为“鬼稻”的杂草稻从何而来 浙大科学家揭秘身世

发布时间:2017-06-07

来源:青年报

近年来,水稻田中陆续出现了“鬼稻”,并被定性为田间的恶性杂草,称为“鬼稻”。如果任它们“嚣张”,今后很可能就再也吃不到好吃的白米饭了。目前,人类还没想出特别有效的应对策略。近年来,水稻田中陆续出现了“鬼稻”,并被定性为田间的恶性杂草,称为“鬼稻”。如果任它们“嚣张”,今后很可能就再也吃不到好吃的白米饭了。目前,人类还没想出特别有效的应对策略。


浙江大学农业与生物技术学院作物科学研究所樊龙江教授团队,联合中国水稻研究所科研人员,通过基因组重测序及其群体遗传学分析,揭秘了鬼稻从何而来,“鬼”在何处。


“鬼稻”是满分“潜伏者”


从苗期开始,杂草稻与栽培水稻一同拔节长叶,外形上极难区分。直到结穗之后,剥开稍有色素沉着的稻壳,露出棕褐色的米粒,才能判断,可为时已晚。樊龙江介绍了杂草稻的休眠机制:水稻长,它也长;水稻不长,它不长;如果一块地改种玉米,种子就在土壤中休眠;隔两年后灌水种了水稻,杂草稻又会“复活”。据介绍,杂草稻的种子可以休眠10年之久。


此外,“鬼稻”会落粒。常规的栽培稻为了便于人类收割,稻谷成熟后仍挂在枝头,不会落入土中。而杂草稻成熟后很快就落粒,“潜”入土中。


“鬼稻”与正常的栽培水稻争阳光、争水、争养分,严重影响水稻产量与品质。而且,它们的米粒口感坚硬粗糙,收割时混入了这样的“假”米,农民就卖不出好价钱。


收集155份“鬼稻”找出来源


杂草稻是怎么来的呢?樊龙江课题组联合中国水稻研究所陆永良研究员课题组从江苏、广东、辽宁和宁夏四地收集了155份杂草稻材料和76份当地历年栽培稻品种,进行全基因组重测序和群体分析后,得出结论:我国杂草稻均起源于栽培稻,且四个群体的起源方式为独立去驯化起源。


也就是说,杂草稻的“前辈”正是经过人类长期驯化的栽培稻。樊龙江说,它们有可能是不同种类的水稻品种串粉后形成的“去驯化”品种。


“杂草稻去驯化过程并非是简单地将栽培型恢复为野生型,而是利用新的变异和分子机制适应环境。”樊龙江说,这个过程中,杂草稻通过平衡选择进化机制适应复杂的自然稻田环境。课题组还发现了一些受到平衡选择的基因组区域,与杂草稻的果皮颜色和休眠直接相关。


全球科学家仍在努力


樊龙江说,目前,人们只能用一些基于经验的办法阻止杂草稻的肆虐,比如收割时注意尽量减少稻谷落粒、避免不同水稻品种之间的花粉串粉、加强田间管理减少田间杂草稻种子库容等。但这些办法并非一劳永逸,甚至效果甚微。


对此,全世界的科学家正联合起来,组成杂草基因组国际协会组,樊教授是亚太地区科学家的召集人。今年,他在英国参加杂草基因组国际协会组会议期间,听一名巴西的同行讲述了人类对付杂草稻曾有过一次短暂的胜利:通过转耐除草剂基因,培养出一种能对抗除草剂的水稻品种,通过喷施除草剂消灭处于苗期的杂草稻,而对水稻品种没有任何影响。但没过多久,科学家发现,杂草稻也进化出了除草剂耐药性。这一办法宣告无效。


美国国家自然基金(NSF)资助华盛顿大学的Olsen教授112万美元课题经费,进行一项为期2年的植物基因组比较测序计划,来研究栽培稻和杂草稻之间的分子差异,希望能除去这一杂草。樊龙江课题组正在与这一课题组共同研究杂草稻。

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